METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS DE PASTAS DE CIMENTO PARA CIMENTAÇÃO DE POÇOS COM INJEÇÃO DE VAPOR

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1 METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS DE PASTAS DE CIMENTO PARA CIMENTAÇÃO DE POÇOS COM INJEÇÃO DE VAPOR Ramón Victor Alvs Ramalho1; Airton Santos Araújo Souza2; Julio Czar D Olivira Fritas3 1 Univrsida Fral do Rio Gran do Nort, Unida Acadêmica Engnharia Mcânica ramonvictor31@hotmail.com 2 Univrsida Fral do Rio Gran do Nort, Unida Acadêmica Engnharia Mcânica airton.s.a.souza@gmail.com 3 Univrsida Fral do Rio Gran do Nort, Unida Acadêmica Química juliofritasj@hotmail.com RESUMO Dados stimativas quantificam qu aproximadamnt 70% do total rcursos ptrolífros do mundo corrspondam a hidrocarbontos alta ou altíssima viscosida. Para ftuar a produção sts ólos, métodos térmicos pom sr utilizados. O método injção vapor é um método térmico consolidado qu consist m submtr o poço a tmpraturas da orm 300 oc, assim, durant o príodo injção do vapor o rvstimnto mtálico a bainha cimnto sofrm tnsõs formaçõs mcânicas origm térmica. Como sss matriais possum propridas térmicas mcânicas bm divrsas ntr si, há o surgimnto a propagação trincas fissuras na bainha, compromtndo, assim, o isolamnto mcânico, a intgrida a vida útil do poço. Uma forma contornar ss problma s dá através da modificação das propridas mcânicas da pasta cimnto. As propridas são trabalhadas tal forma qu possam garantir o aprimoramnto da lasticida sta, sndo las o módulo lasticida o coficint Poisson. Para avaliar s as msmas atnm os sforços as formaçõs atuants para srm corrtamnt aplicadas nos poços supracitados, foram ralizados nsaios comprssão com xtnsômtros, para trminação do limit rsistência à comprssão, módulo lasticida coficint Poisson oito pastas cimntícias. Os rsultados mostraram qu a mtodologia consgu avaliar ssas propridas mcânicas pastas stinadas a cimntação poços ptrólo. Palavras-chav: Mtodologia, Propridas mcânicas, Pastas cimnto, Cimntação poços ptrólo. 1. INTRODUÇÃO qu vm sndo snvolvidos nas últimas décadas para aplicar m larga O ptrólo é, atualmnt, a scala fonts altrnativas principal font para produção suprimnto nrgético, as tais não nrgia utilizada no mundo. Apsar alcançam o nívl rntabilida dos sforços cintífico tcnológico financira ficiência nrgética

2 similars /ou supriors à do administrado duas maniras: por ptrólo. Com sua manda atual, injção adicionado ao fato do cnário contínua. No caso da injção cíclica rdução da produção ólo m rsrvatórios tradicionais, uma altrnativa para obtnção st rcurso foi a xploração produção m campos com rsrvatórios contndo ólo psado. Com o intuito por lvar cíclica ou por injção vapor, st é injtado através um poço qu é, simultanamnt, injtor produtor. O ciclo s dá m três tapas: injção do vapor, soaking produção (ALVAREZ HAN, 2013 apud DIAS NETO, 2016). O vapor injtado, ss tipo spcífico ólo, contido usualmnt com uma tmpratura na rocha rsrvatório, até a suprfíci, próxima ou igual a 300 C, po causar métodos foram criados visando a danos à bainha cimnto. O cimnto obtnção possui l manira mnors coficints conomicamnt lucrativa. A lvada condutivida xpansão térmicos s viscosida do ólo psado torna comparado aos do aço qu compõ o bastant difícil su scoamnto; uma rvstimnto mtálico, fazndo com das qu maniras contornar ss st s aquça xpanda problma é o forncimnto nrgia radialmnt mais rapidamnt qu ao calor, aqul, grando, assim, gradints proporcionando a diminuição sua tmpratura tnsõs mcânicas ntr viscosida ls. ólo na forma consquntmnt, facilitando o su scoamnto. Vários métodos s utilizam ss mcanismo para rcupração ólo psado, pondo sr listados os sguints: aqucdors fundo Esss fitos ocasionam a propagação trincas o surgimnto fissuras na bainha, além da prda arência ntr a bainha o rvstimnto, i.., prda poço, combustão in situ, injção isolamnto mcânico. Então, surg a ncssida da fluidos qunts, injção vapor produção pastas cimnto qu aqucimnto ondas atndam ssas solicitaçõs, qu ltromagnéticas. Em campos onshor possuam propridas mcânicas, tais brasiliros, o método prdominant é como o Módulo Elasticida Coficint injção por vapor, sndo Rsistência à Comprssão,

3 Poisson, compatívis com as stática tnsõs formaçõs mcânicas Tmpratur). oriundas dos ciclos térmicos inrnts (BHST, Bottom Hol Static 2.2 Curas das pastas à injção cíclica vapor. Além disso, Dpois prnchidos com as pastas, obsrva-s qu ssas propridas vm sr tstadas, avaliadas obtidas através mtodologias, compostas procdimntos laboratoriais nsaios, bm finidas, com o intuito garantir qu las stjam nos padrõs rquridos para as vidas aplicaçõs no campo. Diant tudo isso, o atual os mols foram lvados para a cura na tmpratura stática fundo poço (BHST) a prssão atmosférica, m um banho ultratrmostático Solab, molo SL 152, com água, qu possuía dimnsõs aquadas à imrsão complta dos mols, uma placa prfurada para lvar o mol do fundo do banho (para propiciar a circulação trabalho s propõ a alcançar o complta da água por todo o mol) também sguint objtivo: Dsnvolvr, avaliar validar um sistma circulação ralizado por uma uma mtodologia xprimntal qu bomba água (NBR 9825, 1993). Os tmpos cura trabalhados foram consiga 6 27 dias. Quatro pastas ficaram por scrvr algumas propridas mcânicas pastas qu sss tmpos unicamnt no banho srão aplicadas m poços injção ultratrmostático m BHST. Duas ficaram 3 vapor. dias m BHST 3 dias na câmara cura HPHT a uma tmpratura 572 ºF (300 C) 2. METODOLOGIA prssão 2000 psi (13,80 MPa, crca 2.1. Norma API RP 10A A norma API 140 vzs a prssão atmosférica), simulando a RP 10A contém tmpratura injção vapor. As duas spcificaçõs procdimntos condiçõs rstants ficaram 24 dias m BHST 3 dias para aplicação psquisa rlacionadas à na câmara HPHT. Após os dias cura, os corpos cimntação poços ptrolífros. Dntr ls, finimos alguns Dnsida da parâmtros, pasta, como: Tmpratura circulação (BHCT, Bottom Hol Circulation Tmpratur) Tmpratura circulação prova, tanto os qu ficaram somnt no banho como os qu foram para a câmara cura HPHT, ram smoldados,, 45 minutos ants srm nsaiados, ram colocados m um rcipint, capaz cobri-los

4 compltamnt, com água na tmpratura ambint, on ram rsfriados por um Figura Posicionamnto do xtnsômtro longitudinal no corpo prova: (a) vista frontal (b) vista suprior príodo mínimo 30 minutos. 2.3 Ensaio comprssão com auxílio xtnsômtros Foram utilizados Extnsômtros Epsilon, molos ST (snsor slocamnto transvrsal) 3542RA1-080M250M-ST longitudinal) (snsor foram slocamnto conctados ao amplificador snsor xtrno Shimadzu, molo ESA-CU200, como scrito na Figura 2.1. O corpo com os xtnsômtros vidamnt posicionados ra cntralizado no prato infrior. Os xtnsômtros ram zrados no amplificador, o prato suprior da máquina ra abaixado até a iminência do toqu com a fac suprior do corpo. Uma précarga 0,5 kn ra aplicada através do ajust fino da máquina nsaios. A altura rfrência na máquina ra zrada, para ntão s dar o início ao nsaio aprtando o botão Start no painl control da máquina. O nsaio ra finalizado ao aprtar o botão STOP

5 (quando o corpo prova rompia). Após todos os corpos prova uma pasta srm nsaiados, os dados obtidos da máquina ram salvos m arquivo planilha ltrônica. A partir s nsaios foi possívl adquirir variávis Rsistência à comprssão Módulo lasticida cada formulação. 2.4 Formulaçõs utilizadas Para validar a mtodologia proposta, foram laboradas 8 pastas variando as sguints 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO configuraçõs: dois tmpos cura (6 27 A sguir aprsnta a variação do dias), duas tmpraturas cura (44,4 C limit rsistência à comprssão das (BHST) pastas m função da concntração do 300 C (HPHT)) duas concntraçõs do copolímro látx SBR borracha stirno butadino (0 1 gal/pé3 (1 gpc)). Os dois tmpos cura tivram a finalida avriguar o ganho rsistência à comprssão com o tmpo. As SBR. Figura Limit rsistência à comprssão vrsus concntração SBR tmpraturas utilizadas simulavam a pasta cimnto sndo submtida à tmpratura do poço à tmpratura injção do vapor m um poço injção. A utilização do látx foi ncssária para fins comparação das propridas lásticas. Na Tabla 2.1 ncontram-s as signaçõs cada pasta. Tabla 2.1 Dsignação das pastas

6 A maior prda rsistência comparando com as pastas control (as pastas qu não contém SBR) s u com a pasta com cura 6 dias m BHST, qu foi 39,24%. A sgunda m prda foi a pasta com cura 3 dias m BHST 3 dias m HPHT Na Figura 3.3 s ncontra o (34,66%). Em sguida vm a pastas gráfico qu rprsnta os coficints com cura 27 dias m BHST Poisson das pastas com látx SBR. Figura Coficint (29,01%). Por último, a pasta com cura 24 dias m BHST 3 dias m Poisson vrsus concntração SBR HPHT (22,65%). A Figura 3.2 mostra os valors dos módulos lasticida das pastas contndo látx SBR. A maior quda no módulo lasticida, ou sja, o maior ganho lasticida m comparação com as pastas control, s u com a pasta com cura 6 dias m BHST, qu foi 47,52%. Em sgundo lugar ficou a pasta com cura 3 dias m BHST 3 dias m HPHT (46,90%). Em sguida vm a pasta com cura 24 dias m BHST 3 dias m HPHT (46,11%). Por último, a pasta com cura 27 dias m BHST (44,80%). Figura Módulo lasticida vrsus concntração SBR O maior ganho prcntual no coficint Poisson, m comparação com as pastas control, s u com a pasta com cura 27 dias m BHST, com o valor 63,90%. O sgundo maior ganho foi o da pasta com cura 3 dias m BHST 3 dias m HPHT (61,47%). Em sguida vm a pasta com cura 24 dias m BHST 3 dias m HPHT (58,18%). Por último, a pasta com cura 6 dias m BHST (54,52%). 4. CONCLUSÕES Est trabalho buscou snvolvr uma mtodologia qu

7 foss capaz avaliar algumas aplicabilida matriais com propridas mcânicas, limit propridas lásticas intrssants rsistência à comprssão, módulo m pastas cimnto para fins lasticida coficint Poisson, cimntação poços injção pastas cimntícias para aplicação vapor. m poços injção vapor. Isso s 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS u através da comparação pastas com sm o copolímro látx SBR, matrial qu já vm sndo utilizado com a finalida mlhorar as propridas lásticas da bainha cimnto dos poços citados antriormnt. Os rsultados obtidos mostram qu a mtodologia snvolvida é capaz mnsurar analisar ssas propridas. A prsnça do látx nas pastas fz com qu o limit rsistência à comprssão foss rduzido, mas ao msmo tmpo troux uma mlhora das propridas lásticas, isso comprovado ao sr obsrvada uma diminuição do módulo lasticida um aumnto nos valors do coficint Poisson, isto é, houv um incrmnto nos valors longitudinais, com a aplicação da tnsão uniaxial comprssão das pastas aditivadas com o copolímro. Sugr-s novos studos qu vrifiqum valim, através do uso mtodologia snvolvida, Cyclic Stam Injction Procss, In: DIAS NETO, J. M. Utilização látx do tipo SBR microsfras xpansívis para o snvolvimnto pastas cimnto flxívis para poços ptrólo submtidos à injção vapor. Natal, RN: f. Dissrtação (Mstrado m Química) Univrsida Fral do Rio Gran do Nort. Instituto Química. Programa Pós Graduação m Química. AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE / AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE ANSI/API. RP 10B 4: Rcommnd Practic on Prparation and Tsting of Foamd Cmnt Slurris at Atmosphric Prssur. Washington, D.C., p. das formaçõs, tanto transvrsais como da ALVAREZ, J.; HAN, S. Currnt Ovrviw of a ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR 9825: xtração prparação amostras para classificação cimnto Portland stinado à cimntação poços ptrolífros. Rio Janiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR 9831: Cimnto

8 Portland Dstinado à Cimntação Poços Ptrolífros. Rio Janiro, GONÇALVES, C. S. Aprovitamnto rsíduo agroindustrial para formulação pastas cimnto para poços ptrólo Monografia (Graduação m Engnharia Ptrólo). Univrsida Fral do Rio Gran do Nort, DIAS NETO, J. M. Utilização látx do tipo SBR microsfras xpansívis para o snvolvimnto pastas cimnto flxívis para poços ptrólo submtidos à injção vapor. Natal, RN: f. Dissrtação (Mstrado m Química) Univrsida Fral do Rio Gran do Nort. Instituto Química. Programa Pós Graduação m Química. OLIVEIRA, F. S. D., Dsnvolvimnto pastas cimnto flxívis para poços ptrólo submtidos à injção vapor utilizando látx do tipo SBR Dissrtação Mstrado aprsntada no Programa Pós-Graduação m Ciência Engnharia Matriais. Univrsida Fral do Rio Gran do Nort, 2011